FR3127437A1 - cement board - Google Patents
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Abstract
Titre : Plaque de ciment L’invention concerne une plaque de ciment (4) comprenant un cœur léger (13) entre une première couche de revêtement (11) et une deuxième couche de revêtement (12), dans laquelle le cœur (13) résulte du séchage d'une composition aqueuse à base de ciment comprenant, sur la matière sèche totale, 20 à 90 % en masse d'un mélange de liants réactifs et 10 à 80 % en masse de charges. Selon l’invention, le mélange de liants réactifs comprend, sur la matière sèche totale du mélange de liants réactifs,15 à 25 % en masse de ciment hydraulique, 50 à 65 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté, et 10 à 35 % en masse de matériau à base de pouzzolane. Figure de l’abrégé : Figure 3Title: Cement board The invention relates to a cement board (4) comprising a lightweight core (13) between a first coating layer (11) and a second coating layer (12), in which the core (13) results the drying of an aqueous composition based on cement comprising, on the total dry matter, 20 to 90% by mass of a mixture of reactive binders and 10 to 80% by mass of fillers. According to the invention, the mixture of reactive binders comprises, on the total dry matter of the mixture of reactive binders, 15 to 25% by mass of hydraulic cement, 50 to 65% by mass of calcium sulphate hemihydrate, and 10 to 35% mass of pozzolana material. Figure of the abstract: Figure 3
Description
La présente invention concerne les plaques de ciment et leur procédé de fabrication.The present invention relates to cement boards and their method of manufacture.
Les procédés classiques de production de plaques de ciment à l'échelle industrielle comprennent la préparation d'un coulis de ciment, le versement du coulis de ciment dans des moules appropriés ayant une forme et une taille souhaitées, le retrait des plaques des moules une fois que la composition a suffisamment durci, et le durcissement des plaques. Les plaques de ciment peuvent également être produites par un procédé continu. Au cours d'un tel procédé continu, un coulis de ciment est préparé dans des mélangeurs qui tournent en continu, et le coulis est étalé de façon continue sur une feuille inférieure transportée par un convoyeur jusqu'à une extrudeuse pour être façonnée en un ruban. Le ruban est ensuite transporté vers un poste de découpe pour être découpé en plaques de dimensions souhaitées avant d'être séché. Les deux procédés ont chacun des exigences très différentes, par exemple en termes de viscosité du coulis et de temps de prise. En particulier, pour le procédé continu, le coulis doit prendre rapidement, en quelques minutes, pendant le temps de transit entre le poste de découpe et le poste de découpe.Conventional processes for producing cement slabs on an industrial scale include preparing a cement slurry, pouring the cement slurry into suitable molds of a desired shape and size, removing the slabs from the molds once that the composition has hardened sufficiently, and the hardening of the plates. Cement boards can also be produced by a continuous process. In such a continuous process, a cement slurry is prepared in continuously rotating mixers, and the slurry is continuously spread onto a bottom sheet transported by a conveyor to an extruder to be shaped into a ribbon. . The ribbon is then transported to a cutting station to be cut into plates of the desired dimensions before being dried. The two processes each have very different requirements, for example in terms of grout viscosity and setting time. In particular, for the continuous process, the grout must set quickly, in a few minutes, during the transit time between the cutting station and the cutting station.
Il est connu que le plâtre (sulfate de calcium hémihydraté) peut être combiné au ciment pour diminuer le temps de prise des compositions de ciment. Plusieurs essais ont ainsi été effectués pour fournir des compositions de plaques de ciment adaptées aux procédés continus. Les réactions entre le gypse (sulfate de calcium dihydraté) et le ciment peuvent cependant entraîner la formation de thaumasite, ce qui provoque l'expansion de la matrice et la détérioration des plaques. L'utilisation de matériaux à base de pouzzolane, tels que la fumée de silice, dans les compositions de gypse et de ciment est connue pour empêcher la formation de thaumasite. Il existe cependant toujours un besoin de plaques de ciment améliorées pouvant être obtenues par des procédés continus.It is known that plaster (calcium sulfate hemihydrate) can be combined with cement to reduce the setting time of cement compositions. Several attempts have thus been made to provide cement board compositions suitable for continuous processes. Reactions between gypsum (calcium sulphate dihydrate) and cement can, however, lead to the formation of thaumasite, which causes the matrix to expand and the plates to deteriorate. The use of pozzolan materials, such as silica fume, in gypsum and cement compositions is known to prevent the formation of thaumasite. However, there is still a need for improved cement boards which can be obtained by continuous processes.
La présente invention concerne ainsi une plaque de ciment comprenant un cœur léger entre une première couche de revêtement et une deuxième couche de revêtement, dans laquelle le cœur résulte du séchage d'une composition aqueuse à base de ciment comprenant, sur la matière sèche totale, 20 à 90 % en masse d'un mélange de liants réactifs et 10 à 80 % en masse de charges, caractérisée en ce que ledit mélange de liants réactifs comprend, sur la matière sèche totale du mélange de liants réactifs :The present invention thus relates to a cement board comprising a light core between a first coating layer and a second coating layer, in which the core results from the drying of an aqueous cement-based composition comprising, on the total dry matter, 20 to 90% by mass of a mixture of reactive binders and 10 to 80% by mass of fillers, characterized in that said mixture of reactive binders comprises, on the total dry matter of the mixture of reactive binders:
- 15 à 25 % en masse de ciment hydraulique- 15 to 25% by mass of hydraulic cement
- 50 à 65 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté, et- 50 to 65% by mass of calcium sulphate hemihydrate, and
- 10 à 35 % en masse de matériau à base de pouzzolane.- 10 to 35% by mass of pozzolan-based material.
L'expression "plaque de ciment" dans la présente invention désigne les plaques de construction obtenues à partir de compositions à base de ciment. La plaque de ciment selon la présente invention comprend des teneurs relativement faibles en ciment hydraulique par rapport au sulfate de calcium hémihydraté. Contre toute attente, et malgré une teneur plus élevée en sulfate de calcium hémihydraté, les plaques de ciment selon l'invention présentent une résistance à l'eau similaire, voire améliorée. Sans être lié par une quelconque théorie, on peut penser que la teneur relativement faible en ciment hydraulique entraîne une augmentation de la perméabilité de la plaque, ce qui permet une meilleure gestion de l'humidité.The expression "cement board" in the present invention designates building boards obtained from cement-based compositions. The cement board according to the present invention comprises relatively low levels of hydraulic cement compared to calcium sulphate hemihydrate. Against all expectation, and despite a higher content of calcium sulphate hemihydrate, the cement boards according to the invention have a similar, or even improved, resistance to water. Without being bound by any theory, one can think that the relatively low content of hydraulic cement leads to an increase in the permeability of the plate, which allows better moisture management.
L'ajout de sulfate de calcium hémihydraté dans la composition aqueuse à base de ciment accélère le temps de prise de la plaque de ciment Portland. L'impact négatif que le sulfate de calcium hémihydraté peut avoir sur la stabilité de la plaque de ciment en raison de l'humidité est contrebalancé par la présence du matériau à base de pouzzolane, qui empêche la formation de cristaux de thaumasite. La plaque de ciment selon l'invention peut donc empêcher la formation de thaumasite tout en ayant un temps de prise raisonnable, et la plaque de ciment présente également une bonne maniabilité.The addition of calcium sulphate hemihydrate in the aqueous cementitious composition accelerates the setting time of the Portland cement board. The negative impact that calcium sulphate hemihydrate can have on the stability of the cement board due to humidity is counterbalanced by the presence of the pozzolana material, which prevents the formation of thaumasite crystals. The cement board according to the invention can therefore prevent the formation of thaumasite while having a reasonable setting time, and the cement board also has good workability.
L'expression "cœur léger" désigne un cœur ayant une masse de 5 kg/m² à 17 kg/m² et/ou une gravité spécifique comprise entre 0,4 et 1,36.The expression "light heart" designates a heart having a mass of 5 kg/m² to 17 kg/m² and/or a specific gravity comprised between 0.4 and 1.36.
En outre, les plaques de ciment fabriquées selon l'invention peuvent avoir une empreinte carbone réduite en raison de leur composition, et peuvent de ce fait constituer des alternatives plus durables et à faible émission de carbone en comparaison aux plaques de ciment existantes.Additionally, cement boards made according to the invention may have a reduced carbon footprint due to their composition, and may therefore be more sustainable and low-carbon alternatives to existing cement boards.
Le mélange de liants réactifs comprend entre 15 % en masse et 25 % en masse, de préférence entre 17 % en masse et 20 % en masse, de ciment hydraulique. Le ciment hydraulique peut être n'importe quel type de ciment : CEM I, II, III, IV ou V, tel que défini dans la norme EN 197-1:2000. De préférence, le ciment hydraulique est du ciment Portland (CEM I).The mixture of reactive binders comprises between 15% by mass and 25% by mass, preferably between 17% by mass and 20% by mass, of hydraulic cement. The hydraulic cement can be any type of cement: CEM I, II, III, IV or V, as defined in standard EN 197-1:2000. Preferably, the hydraulic cement is Portland cement (CEM I).
Le mélange de liants réactifs comprend entre 50 % en masse et 65 % en masse, de préférence entre 52 % en masse et 63 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté. Le sulfate de calcium hémihydraté peut désigner soit le plâtre alpha, soit le plâtre bêta. Le plâtre alpha a une densité apparente plus élevée et une surface spécifique plus faible que le plâtre bêta, ce qui entraîne une demande en eau plus faible pour une maniabilité équivalente.The mixture of reactive binders comprises between 50% by mass and 65% by mass, preferably between 52% by mass and 63% by mass, of calcium sulphate hemihydrate. Calcium sulfate hemihydrate can refer to either alpha plaster or beta plaster. Alpha plaster has a higher bulk density and lower specific surface area than beta plaster, resulting in a lower water demand for equivalent workability.
Le mélange de liants réactifs comprend entre 10 % en masse et 35 % en masse, de préférence entre 15 % en masse et 30 % en masse de matériau à base de pouzzolane. Le matériau à base de pouzzolane peut être choisi parmi les fumées de silice, les cendres volantes, le métakaolin ou leurs mélanges.The mixture of reactive binders comprises between 10% by mass and 35% by mass, preferably between 15% by mass and 30% by mass of pozzolan-based material. The pozzolan-based material can be selected from silica fume, fly ash, metakaolin or mixtures thereof.
Dans un mode de réalisation préféré, le mélange de liants réactifs comprend, en matière sèche :In a preferred embodiment, the mixture of reactive binders comprises, in dry matter:
- 17 à 20 % en masse de ciment hydraulique,- 17 to 20% by mass of hydraulic cement,
- 52 à 63 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté, et- 52 to 63% by mass of calcium sulphate hemihydrate, and
- 15 à 30 % en masse de matériau à base de pouzzolane.- 15 to 30% by mass of pozzolan-based material.
La teneur en ciment hydraulique, en sulfate de calcium hémihydraté et en matériau à base de pouzzolane s'élève généralement à au moins 80 % en masse, de préférence à au moins 90 % en masse, plus préférablement à au moins 95 % en masse, encore plus préférablement à au moins 99 % en masse du mélange total de liants réactifs en matière sèche. Dans certains modes de réalisation, le mélange de liants réactifs consiste essentiellement en, ou consiste en, ciment hydraulique, sulfate de calcium hémihydraté et matériau à base de pouzzolane, c'est-à-dire que la composition ne comprend pas d'autres composants agissant comme liant réactif.The content of hydraulic cement, calcium sulphate hemihydrate and pozzolan material is generally at least 80% by mass, preferably at least 90% by mass, more preferably at least 95% by mass, even more preferably at least 99% by weight of the total mixture of reactive binders in dry matter. In some embodiments, the reactive binder mixture consists essentially of, or consists of, hydraulic cement, calcium sulfate hemihydrate, and pozzolana material, i.e., the composition does not include other components acting as a reactive binder.
Le rapport pondéral entre le sulfate de calcium hémihydraté et le matériau à base de pouzzolane est de préférence inférieur à 2,5.The weight ratio between the calcium sulphate hemihydrate and the pozzolan-based material is preferably less than 2.5.
Le rapport pondéral entre le ciment hydraulique et le matériau à base de pouzzolane est de préférence inférieur à 2. Un tel équilibre entre le ciment hydraulique et le matériau à base de pouzzolane semble contribuer à conserver les propriétés mécaniques et/ou l'étanchéité de la plaque à faible teneur en ciment hydraulique.The weight ratio between the hydraulic cement and the pozzolan-based material is preferably less than 2. Such a balance between the hydraulic cement and the pozzolan-based material seems to contribute to maintaining the mechanical properties and/or the sealing of the low hydraulic cement plate.
La plaque de ciment selon l'invention résulte du durcissement d'une composition aqueuse à base de ciment comprenant, sur la matière sèche totale, entre 20 et 90 % en masse, de préférence entre 25 et 70 % en masse, plus préférentiellement entre 30 et 50 % en masse du mélange de liants réactifs et entre 10 et 80 % en masse, de préférence entre 30 et 75 % en masse, plus préférentiellement entre 50 et 70 % en masse de charges. Il a en effet été constaté que la composition du mélange de liants réactifs utilisé pour la plaque de ciment selon l'invention pouvait permettre de réduire la teneur dudit mélange de liants réactifs dans la plaque tout en conservant des propriétés mécaniques acceptables. La plus faible teneur en ciment dans le mélange de liants réactifs, combinée à une plus faible teneur en mélange de liants réactifs dans la plaque, contribue avantageusement à la fourniture de plaques de ciment ayant une empreinte carbone réduite.The cement board according to the invention results from the hardening of an aqueous cement-based composition comprising, on the total dry matter, between 20 and 90% by mass, preferably between 25 and 70% by mass, more preferentially between 30 and 50% by mass of the mixture of reactive binders and between 10 and 80% by mass, preferably between 30 and 75% by mass, more preferably between 50 and 70% by mass of fillers. It has in fact been observed that the composition of the mixture of reactive binders used for the cement board according to the invention could make it possible to reduce the content of said mixture of reactive binders in the board while retaining acceptable mechanical properties. The lower cement content in the reactive binder mix, combined with a lower reactive binder mix content in the board, advantageously contributes to providing cement boards with a reduced carbon footprint.
Les charges peuvent être choisies parmi des agrégats tels que le sable, le carbonate de calcium, le calcaire en poudre, la grauwacke, le basalte, la dolomie, la roche volcanique, l'ardoise, et/ou les matériaux recyclés issus de la production des plaques de ciment, ou leurs mélanges, des charges légères telles que l'argile expansée, la perlite expansée hydrophobe, le schiste expansé, les billes de polystyrène, les billes de verre expansé, ou leurs mélanges, et des fibres telles que les fibres de verre, les fibres synthétiques, les fibres naturelles, et leurs mélanges.Fillers can be selected from aggregates such as sand, calcium carbonate, powdered limestone, greywacke, basalt, dolomite, volcanic rock, slate, and/or recycled materials from production cement boards, or mixtures thereof, light fillers such as expanded clay, hydrophobic expanded perlite, expanded shale, polystyrene beads, expanded glass beads, or mixtures thereof, and fibers such as fibers glass, synthetic fibers, natural fibers, and mixtures thereof.
Selon l'invention, ces charges sont destinées à être des matériaux quasiment inertes. De tels matériaux quasiment inertes n'ont pas tendance à affecter de manière significative les caractéristiques de prise du mélange de liants réactifs. En particulier, les charges ne créent pas de réaction chimique significative avec le mélange de liants réactifs.According to the invention, these fillers are intended to be practically inert materials. Such substantially inert materials tend not to significantly affect the setting characteristics of the reactive binder mixture. In particular, the fillers do not create a significant chemical reaction with the mixture of reactive binders.
Les composants de la présente plaque de ciment peuvent également comprendre des additifs ou des adjuvants, ces adjuvants étant ajoutés, par exemple, pour modifier ou améliorer les propriétés du mélange de liants réactifs et pour améliorer la qualité de la plaque de ciment. Il existe plusieurs types d'adjuvants, parmi lesquels les retardateurs, les accélérateurs, les plastifiants, les agents moussants, les agents de liaison ou les inhibiteurs de corrosion.The components of the present cement board may also include additives or admixtures, such admixtures being added, for example, to modify or improve the properties of the reactive binder mixture and to improve the quality of the cement board. There are several types of adjuvants, including retarders, accelerators, plasticizers, foaming agents, bonding agents or corrosion inhibitors.
Les retardateurs sont des composants qui peuvent retarder de manière significative le temps de prise du mélange de liants réactifs, sans affecter sa rhéologie. Les retardateurs peuvent être choisis parmi l'acide citrique, l'acide tartrique, les gluconates, les phosphates, les polyacrylates, les polyméthylacrylates, les sucres et les agents à base de protéines. Au contraire, les accélérateurs peuvent accélérer le temps de prise du mélange de liants réactifs. Les accélérateurs peuvent être choisis parmi les sels solubles tels que le sulfate de potassium ou le sulfate d'ammonium, les acides minéraux, la plupart des acides organiques, la plupart des chlorures, la plupart des nitrates, la plupart des sulfates et la plupart des bisulfates.Retarders are components that can significantly delay the setting time of the reactive binder mixture, without affecting its rheology. The retarders can be chosen from citric acid, tartaric acid, gluconates, phosphates, polyacrylates, polymethylacrylates, sugars and protein-based agents. On the contrary, accelerators can accelerate the setting time of the reactive binder mixture. The accelerators can be chosen from soluble salts such as potassium sulphate or ammonium sulphate, mineral acids, most organic acids, most chlorides, most nitrates, most sulphates and most bisulfates.
Les plastifiants, ou superplastifiants, sont utilisés pour augmenter la teneur en liant sans affecter la maniabilité, ou pour augmenter la fluidité pour une même teneur en solides. Les plastifiants ou superplastifiants utilisés dans l'invention peuvent être choisis parmi les ligno-sulfonates ou les naphtalène-sulfonates synthétiques, les éthers polycarboxylates ou les polyaryléthers phosphonés.Plasticizers, or superplasticizers, are used to increase binder content without affecting workability, or to increase fluidity for the same solids content. The plasticizers or superplasticizers used in the invention can be chosen from synthetic lignosulfonates or naphthalenesulfonates, polycarboxylate ethers or phosphonated polyarylethers.
D'autres additifs peuvent inclure des agents moussants, qui sont utilisés pour produire des bulles d'air dans la plaque de ciment de l'invention. Les agents moussants peuvent être fabriqués à partir de protéines hydrolysées, de tensioactifs synthétiques et d'alkyléthersulfonates combinés avec de l'eau et de l'air.Other additives can include foaming agents, which are used to produce air bubbles in the cement board of the invention. Foaming agents can be made from hydrolyzed proteins, synthetic surfactants and alkyl ether sulfonates combined with water and air.
Au moins l'une des première et deuxième couches de revêtement comprend généralement une feuille à base de fibres de verre. De préférence, la première et la deuxième couche de revêtement comprennent toutes deux une telle feuille à base de fibres de verre, qui peut être similaire ou différente.At least one of the first and second coating layers generally comprises a sheet based on glass fibers. Preferably, the first and the second coating layer both comprise such a sheet based on glass fibers, which can be similar or different.
"À base de fibres de verre" désigne une feuille au moins partiellement constituée d'un matériau comprenant des brins de verre très fins, ou fibres de verre. Selon l'invention, la feuille à base de fibres de verre peut être une grille, un voile, une toile, ou des combinaisons de ceux-ci. Une grille est constituée de fibres de verre connectées formant un grillage. Les grilles sont généralement des tissus peu serrés présentant de grandes ouvertures de maille, typiquement de 1 à 20 mm, de préférence de 2 à 10 mm. Pendant la fabrication de la plaque de ciment, le coulis de ciment peut facilement passer à travers les ouvertures de maille définies dans ce grillage. L'interaction mécanique qui en résulte entre le coulis de ciment et les ouvertures de maille augmente la résistance de la plaque de ciment une fois qu'elle a durci. Un voile est un réseau non tissé de fibres de verre, tandis qu'une toile est un réseau dense de fibres de verre, en particulier par rapport aux grilles. Dans certains modes de réalisation, la première et/ou la deuxième couche de revêtement peuvent être constituées d'une combinaison d'une grille ainsi que d'un voile ou d'une toile."Fiberglass-based" means a sheet at least partially made of a material comprising very fine strands of glass, or fiberglass. According to the invention, the sheet based on glass fibers can be a grid, a veil, a web, or combinations thereof. A grid is made of connected glass fibers forming a mesh. Grids are generally loose fabrics with large mesh openings, typically 1-20mm, preferably 2-10mm. During the manufacture of the cement board, the cement grout can easily pass through the mesh openings defined in this mesh. The resulting mechanical interaction between the cement slurry and the mesh openings increases the strength of the cement board once it has hardened. A veil is a non-woven network of glass fibers while a web is a dense network of glass fibers, especially compared to grids. In certain embodiments, the first and/or the second coating layer can be made of a combination of a grid as well as a veil or a fabric.
La feuille à base de fibres de verre peut être entièrement ou partiellement enfouie dans une matrice de ciment. L'expression "partiellement enfouie" désigne une feuille dans laquelle une matrice de ciment (provenant généralement du cœur de la plaque) ne pénètre pas sur toute la profondeur de la feuille, ce qui entraîne l'adhésion de la feuille au cœur de la plaque. Dans ce cas, la feuille reste visible à la surface de la plaque. L'expression "entièrement enfouie" fait référence à une matrice de ciment pénétrant complètement à travers la feuille, ce qui donne une feuille revêtue des deux côtés par une matrice de ciment. Une telle réalisation peut résulter soit de la pénétration complète du coulis de ciment formant le cœur à travers la feuille pendant le processus de fabrication, soit d'une feuille pré-enduite ou pré-imprégnée avec un coulis de ciment, qui peut être identique ou différent du coulis formant le cœur de la plaque. Dans certains modes de réalisation préférés, la matrice de ciment dans laquelle est noyée la feuille à base de fibres de verre résulte du séchage d'une composition aqueuse à base de ciment comprenant un mélange de liants réactifs ayant la même composition que le mélange de liants réactifs du cœur.The fiberglass sheet can be fully or partially embedded in a cement matrix. "Partially buried" means a sheet in which a cement matrix (usually from the core of the plate) does not penetrate the full depth of the sheet, causing the sheet to adhere to the core of the plate . In this case, the sheet remains visible on the surface of the plate. The term "fully buried" refers to a cement matrix penetrating completely through the sheet, resulting in a sheet coated on both sides with a cement matrix. Such an achievement can result either from the complete penetration of the core-forming cement slurry through the sheet during the manufacturing process, or from a sheet pre-coated or pre-impregnated with a cement slurry, which can be identical or different from the grout forming the heart of the plate. In certain preferred embodiments, the cement matrix in which the fiberglass-based sheet is embedded results from the drying of an aqueous cement-based composition comprising a mixture of reactive binders having the same composition as the mixture of binders heart reactants.
Dans certains modes de réalisation, la feuille à base de fibres de verre est revêtue d'un matériau de type résine sur l'une de ses faces ou sur les deux. Le matériau de type résine peut revêtir soit un seul côté de la feuille à base de fibres de verre, soit ses deux côtés, ce matériau de type résine ayant des propriétés imperméables.In some embodiments, the fiberglass sheet is coated with a resin-like material on one or both sides. The resin material may coat either one side of the fiberglass sheet or both sides, which resin material has waterproof properties.
Dans des modes de réalisation particuliers, la feuille à base de fibres de verre n'a pas de protection contre les alcalis. Par rapport aux plaques de ciment conventionnelles, la composition aqueuse à base de ciment selon l'invention a un pH inférieur et, par conséquent, la feuille à base de fibres de verre nécessite un degré inférieur de protection contre les alcalis, voire aucune protection contre les alcalis. Une feuille à base de fibres de qualité inférieure et résistante aux alcalis, ou même une feuille à base de fibres de verre sans protection contre les alcalis, peut donc être utilisée dans la plaque selon l'invention sans que cela n'affecte les performances mécaniques à long terme.In particular embodiments, the fiberglass sheet has no alkali protection. Compared to conventional cement sheets, the aqueous cement-based composition according to the invention has a lower pH and, therefore, the fiberglass-based sheet requires a lower degree of alkali protection, or even no protection against it. the alkalis. Lower quality alkali-resistant fiber-based sheet, or even fiberglass-based sheet without alkali protection, can therefore be used in the plate according to the invention without affecting the mechanical performance. long-term.
Le procédé de fabrication de la plaque de ciment selon l'invention comprend une étape de mélange d'un coulis de ciment, une étape de versement de ce coulis de ciment sur un convoyeur, dans lequel la première couche de revêtement portée par le convoyeur est recouverte du coulis de ciment, une étape d'extrusion de la première couche de revêtement recouverte du coulis de ciment, une étape de découpe de celle-ci et une étape de séchage.The process for manufacturing the cement slab according to the invention comprises a step of mixing a cement slurry, a step of pouring this cement slurry onto a conveyor, in which the first coating layer carried by the conveyor is covered with the cement slurry, a step of extruding the first coating layer covered with the cement slurry, a step of cutting it and a drying step.
Dans certains modes de réalisation, avant l'étape d'extrusion, la deuxième couche de revêtement est placée au-dessus du coulis de ciment recouvrant la première couche de revêtement. La première couche de revêtement et la deuxième couche de revêtement sont ensuite extrudées, coupées et séchées.In some embodiments, prior to the extrusion step, the second coating layer is placed on top of the cement slurry covering the first coating layer. The first coating layer and the second coating layer are then extruded, cut and dried.
Dans certains modes de réalisation, avant d'être placée par-dessus le coulis de ciment recouvrant la première couche de revêtement, la deuxième couche de revêtement est recouverte de coulis de ciment. La seconde couche de revêtement peut être placée au-dessus du coulis de ciment recouvrant la première couche soit avec sa face recouverte de coulis de ciment faisant face au coulis de ciment de la première couche de revêtement, soit avec sa face recouverte de coulis de ciment opposée au coulis de ciment de la première couche de revêtement.In some embodiments, before being placed over the cement slurry covering the first coating layer, the second coating layer is covered with cement slurry. The second coating layer can be placed on top of the cement slurry covering the first layer either with its face covered with cement grout facing the cement grout of the first coating layer, or with its face covered with cement grout opposed to the cement slurry of the first coating layer.
La présente invention va maintenant être décrite plus en détail ci-après en référence aux figures annexées, sur lesquelles sont représentés certains modes de réalisation de l'invention. L'invention peut être mise en œuvre sous de nombreuses formes différentes et ne doit pas être interprétée comme limitée aux modes de réalisation exposés dans le présent document ; au contraire, ces modes de réalisation sont fournis afin que la présente divulgation satisfasse aux exigences légales applicables.The present invention will now be described in more detail below with reference to the appended figures, in which certain embodiments of the invention are represented. The invention can be implemented in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein; rather, these embodiments are provided so that this disclosure satisfies applicable legal requirements.
Les numéros semblables se réfèrent à des éléments semblables dans les dessins.Like numbers refer to like elements in the drawings.
Comme illustré à la
Comme le montre le tableau de la
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le mélange de liants réactifs comprend 17 à 20 % en masse de ciment hydraulique, 52 à 63 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté, et 15 à 30 % en masse de matériau à base de pouzzolane. Selon un mode de réalisation, la composition aqueuse à base de ciment comprend 25 à 70 % en masse, de préférence 30 à 50 % en masse du mélange de liants réactifs et 30 à 75 % en masse, de préférence 50 à 70 % en masse de charges, en complément de la composition aqueuse à base de ciment.According to a preferred embodiment of the invention, the mixture of reactive binders comprises 17 to 20% by mass of hydraulic cement, 52 to 63% by mass of calcium sulphate hemihydrate, and 15 to 30% by mass of material based on of pozzolan. According to one embodiment, the aqueous composition based on cement comprises 25 to 70% by mass, preferably 30 to 50% by mass of the mixture of reactive binders and 30 to 75% by mass, preferably 50 to 70% by mass fillers, in addition to the aqueous composition based on cement.
Le matériau à base de pouzzolane peut être choisi parmi les fumées de silice, les cendres volantes, le métakaolin, ou leurs mélanges, tandis que les charges peuvent être choisies parmi des agrégats tels que le sable ou le carbonate de calcium, des charges légères telles que l'argile expansée ou la perlite expansée hydrophobe, et des fibres telles que les fibres de verre, les fibres synthétiques ou les fibres naturelles. Ces charges sont des matériaux quasiment inertes, qui ne réagissent pas de manière significative avec le mélange de liants réactifs. La composition aqueuse à base de ciment peut également comprendre des additifs ou des adjuvants, par exemple des retardateurs, des accélérateurs, des plastifiants ou des agents moussants. Ces additifs peuvent être utilisés pour modifier ou améliorer les propriétés du mélange de liants réactifs et pour améliorer la qualité de la plaque de ciment 4.The pozzolan-based material can be selected from silica fume, fly ash, metakaolin, or mixtures thereof, while the fillers can be selected from aggregates such as sand or calcium carbonate, light fillers such as as expanded clay or hydrophobic expanded perlite, and fibers such as glass fibers, synthetic fibers or natural fibers. These fillers are nearly inert materials, which do not react significantly with the reactive binder mixture. The aqueous cement-based composition can also comprise additives or adjuvants, for example retarders, accelerators, plasticizers or foaming agents. These additives can be used to modify or improve the properties of the reactive binder mixture and to improve the quality of the cement board 4.
De préférence, le rapport pondéral du sulfate de calcium hémihydraté par rapport au matériau à base de pouzzolane est inférieur à 2,5. De la même façon, le rapport pondéral du ciment hydraulique par rapport au matériau à base de pouzzolane est de préférence inférieur à 2.Preferably, the weight ratio of calcium sulfate hemihydrate to pozzolan material is less than 2.5. Similarly, the weight ratio of hydraulic cement to pozzolan-based material is preferably less than 2.
Les figures 3 à 7 illustrent des vues en coupe de différents modes de réalisation d'une plaque de ciment 4 selon l'invention. La plaque de ciment 4 comprend un cœur léger 13 réalisé en coulis de ciment 10 ayant la composition précitée, ainsi qu'une première couche de revêtement 11 et une deuxième couche de revêtement 12. Le cœur léger 13 est situé entre ces couches de revêtement 11 et 12. Selon l'invention, au moins l'une de la première couche de revêtement 11 et de la deuxième couche de revêtement 12 comprend une feuille 14 à base de fibres de verre. Cette feuille 14 peut être soit partiellement enfouie dans une matrice de ciment 15, comme illustré aux figures 3 à 5, soit totalement enfouie dans la matrice de ciment 15, comme illustré aux figures 6 et 7. La matrice de ciment 15 est donc la partie de la plaque de ciment 4 dans laquelle est enfouie la feuille à base de fibres de verre. Cette matrice de ciment 15 peut être constituée d'un mélange de liants réactifs ayant la même composition que le mélange de liants réactifs du cœur léger 13 décrit précédemment, ou peut être constituée d'un mélange de liants réactifs ayant une composition différente. Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures, la matrice de ciment 15 est représentée comme ayant la même composition que le mélange de liants réactifs du cœur léger 13.Figures 3 to 7 illustrate sectional views of different embodiments of a cement board 4 according to the invention. The cement board 4 comprises a light core 13 made of cement slurry 10 having the aforementioned composition, as well as a first covering layer 11 and a second covering layer 12. The light core 13 is located between these covering layers 11 and 12. According to the invention, at least one of the first coating layer 11 and of the second coating layer 12 comprises a sheet 14 based on glass fibers. This sheet 14 can be either partially buried in a cement matrix 15, as illustrated in FIGS. 3 to 5, or completely buried in the cement matrix 15, as illustrated in FIGS. 6 and 7. The cement matrix 15 is therefore the part of the cement plate 4 in which is buried the sheet based on glass fibers. This cement matrix 15 may consist of a mixture of reactive binders having the same composition as the mixture of reactive binders of the light core 13 described above, or may consist of a mixture of reactive binders having a different composition. In the embodiments illustrated in the figures, the cement matrix 15 is shown as having the same composition as the light core reactive binder mixture 13.
Selon un mode de réalisation, la feuille 14 à base de fibres de verre n'a pas besoin de présenter une forte protection alcaline, car la composition du cœur léger 13 présente un pH faible qui a un impact positif sur la dissolution de la feuille 14.According to one embodiment, the sheet 14 based on glass fibers does not need to present a strong alkaline protection, because the composition of the light core 13 has a low pH which has a positive impact on the dissolution of the sheet 14 .
Sur les coupes des figures 4 et 6, la plaque de ciment 4 est représentée avec une première couche de revêtement 11 comprenant une feuille 14 comprenant à la fois une grille 16 et un voile 17, et une deuxième couche de revêtement 12 comprenant uniquement une grille 16. Ces figures illustrent un mode de réalisation possible de la plaque de ciment 4, mais l'invention vise également à couvrir des modes de réalisation dans lesquels à la fois la première et la deuxième couche de revêtement 11 et 12 comprennent à la fois une grille 16 et un voile 17, dans lesquels à la fois la première et la deuxième couche de revêtement 11 et 12 ne comprennent qu'une grille 16, et dans lesquels la première couche de revêtement 11 comprend une grille 16 et la deuxième couche de revêtement 12 comprend à la fois une grille 16 et un voile 17.In the sections of Figures 4 and 6, the cement board 4 is shown with a first coating layer 11 comprising a sheet 14 comprising both a grid 16 and a veil 17, and a second coating layer 12 comprising only a grid 16. These figures illustrate a possible embodiment of the cement board 4, but the invention also aims to cover embodiments in which both the first and the second coating layers 11 and 12 comprise both a grid 16 and web 17, wherein both first and second skin layers 11 and 12 comprise only grid 16, and wherein first skin layer 11 comprises grid 16 and the second skin layer 12 includes both a grid 16 and a veil 17.
La forme de la feuille 14 suit la surface 40 de la plaque de ciment 4. La grille 16 étant constituée d'un grillage tissé, des sections 160 de ce grillage sont visibles. Le grillage s'étend à la fois dans une direction longitudinale et dans une direction transversale, ces directions longitudinale et transversale étant les directions dans lesquelles s'étend principalement la plaque de ciment 4. Le grillage définit des ouvertures 161 dans la grille dans lesquelles la matrice de ciment 15 peut s'écouler, créant ainsi une interaction mécanique avec la grille 16. Ces ouvertures 161 dans la grille 16 doivent être suffisamment grandes pour que la matrice de ciment 15 puisse pénétrer à l'intérieur de la grille 16. Le voile 17 est placé sur la grille 16 selon un sens d'empilement S du cœur léger 13 et des première et deuxième couches de revêtement 11 et 12. Le voile 17 est ainsi placé entre la grille 16 et la surface 40 de la plaque de ciment 4. La grille 16 est ici constituée de fibres de verre, mais elle pourrait également être constituée d'un matériau métallique.The shape of the sheet 14 follows the surface 40 of the cement board 4. The grid 16 being made of a woven mesh, sections 160 of this mesh are visible. The grid extends both in a longitudinal direction and in a transverse direction, these longitudinal and transverse directions being the directions in which the cement plate 4 mainly extends. The grid defines openings 161 in the grid in which the cement matrix 15 can flow, thus creating a mechanical interaction with the grid 16. These openings 161 in the grid 16 must be large enough for the cement matrix 15 to penetrate inside the grid 16. 17 is placed on the grid 16 according to a stacking direction S of the light heart 13 and the first and second coating layers 11 and 12. The veil 17 is thus placed between the grid 16 and the surface 40 of the cement plate 4 The grid 16 is here made of fiberglass, but it could also be made of a metallic material.
Sur les coupes des figures 5 et 7, qui constituent d'autres modes de réalisation de l'invention, la plaque de ciment 4 est représentée avec une première couche de revêtement 11 comprenant un voile 17, par exemple en fibre de verre, ce voile étant revêtu d'un matériau de type résine 18. Le matériau de type résine 18 peut être une résine thermoplastique, par exemple du polyéthylène téréphtalate (PET). Ce matériau de type résine 18 recouvre les deux faces du voile 17, ces faces étant définies selon la direction d'empilement S du cœur léger 13 et des première et deuxième couches de revêtement 11 et 12. En variante non représentée ici, le matériau de type résine 18 peut ne revêtir qu'une seule des deux faces du voile 17.In the sections of FIGS. 5 and 7, which constitute other embodiments of the invention, the cement board 4 is shown with a first coating layer 11 comprising a veil 17, for example of fiberglass, this veil being coated with a resin-like material 18. The resin-like material 18 can be a thermoplastic resin, for example polyethylene terephthalate (PET). This resin type material 18 covers the two faces of the veil 17, these faces being defined according to the stacking direction S of the light core 13 and of the first and second coating layers 11 and 12. In a variant not shown here, the material of resin type 18 can only coat one of the two faces of the web 17.
Le matériau de type résine 18 rend la plaque de ciment 4 imperméable, empêchant l'eau d'atteindre le cœur léger 13. Ce cœur léger 13 est ainsi protégé de l'humidité, ce qui est avantageux pour une utilisation dans des environnements très humides, tels que les piscines et les climats humides.The resin-like material 18 makes the cement plate 4 impermeable, preventing water from reaching the lightweight core 13. This lightweight core 13 is thus protected from moisture, which is advantageous for use in very humid environments. , such as swimming pools and humid climates.
Comme expliqué ci-dessus, la feuille à base de fibres de verre 14 peut être partiellement ou totalement enfouie dans la matrice de ciment 15.As explained above, the fiberglass sheet 14 may be partially or totally buried in the cement matrix 15.
Lorsque la feuille 14 à base de fibres de verre est partiellement enfouie dans la matrice de ciment 15, comme c'est le cas sur les figures 3, 4 et 5, la feuille 14 est visible sur la surface 40 de la plaque de ciment 4 car elle repose sur cette surface 40 de la plaque de ciment 4. Dans ce cas, la matrice de ciment 15 s'infiltre dans la feuille 14 à partir d'une première de ses extrémités 140 mais ne passe pas jusqu'à une seconde de ses extrémités 141. En d'autres termes, la matrice de ciment 15 pénètre dans la feuille 14 mais ne traverse pas complètement son épaisseur T, cette épaisseur T étant définie par la distance entre la première extrémité 140 et la seconde extrémité 141 de la feuille 14, mesurée le long de la direction d'empilement S du cœur léger 13.When the sheet 14 based on glass fibers is partially buried in the cement matrix 15, as is the case in FIGS. 3, 4 and 5, the sheet 14 is visible on the surface 40 of the cement plate 4 because it rests on this surface 40 of the cement plate 4. In this case, the cement matrix 15 infiltrates the sheet 14 from a first of its ends 140 but does not pass until a second of its ends 141. In other words, the cement matrix 15 penetrates the sheet 14 but does not completely cross its thickness T, this thickness T being defined by the distance between the first end 140 and the second end 141 of the sheet 14, measured along the stacking direction S of the light heart 13.
En revanche, lorsque la feuille 14 à base de fibres de verre est entièrement enfouie dans la matrice de ciment 15, comme c'est le cas sur les figures 6 et 7, cette matrice de ciment 15 la pénètre de sa première extrémité 140 à sa deuxième extrémité 141, c'est-à-dire que la matrice de ciment 15 traverse la feuille 14. En conséquence, la feuille 14 à base de fibres de verre ne forme pas la surface 40 de la plaque de ciment 4 et est entièrement immergée à l'intérieur de la matrice de ciment 15.On the other hand, when the sheet 14 based on glass fibers is completely buried in the cement matrix 15, as is the case in FIGS. 6 and 7, this cement matrix 15 penetrates it from its first end 140 to its second end 141, that is to say that the cement matrix 15 crosses the sheet 14. Consequently, the sheet 14 based on glass fibers does not form the surface 40 of the cement plate 4 and is entirely immersed inside the cement matrix 15.
La feuille à base de fibres de verre 14 peut être entièrement enfouie au cours du procédé de fabrication de la plaque de ciment 1 expliqué relativement à la
Toute modification ou autre forme de réalisation de l'invention exposée ici viendra à l'esprit de l'homme du métier concerné par l'invention, ayant le bénéfice des enseignements présentés dans la précédente description et les dessins associés. Par conséquent, il doit être entendu que l'invention ne doit pas être limitée aux modes de réalisation spécifiques divulgués et que des modifications et d'autres modes de réalisation sont destinés à être inclus dans la portée des revendications annexées. Bien que des termes spécifiques soient employés dans le présent document, ils sont utilisés dans un sens générique et descriptif uniquement et non dans un but de limitation.Any modification or other embodiment of the invention set forth herein will occur to those skilled in the art to which the invention relates, having the benefit of the teachings set forth in the foregoing description and associated drawings. Accordingly, it should be understood that the invention should not be limited to the specific embodiments disclosed and that modifications and other embodiments are intended to be included within the scope of the appended claims. Although specific terms are employed herein, they are used in a generic and descriptive sense only and not for the purpose of limitation.
Claims (13)
- 15 à 25 % en masse de ciment hydraulique,
- 50 à 65 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté, et
- 10 à 35 % en masse de matériau à base de pouzzolane.Cement board (4) comprising a light core (13) between a first coating layer (11) and a second coating layer (12), in which the core (13) results from the drying of an aqueous composition based on cement comprising, on the total dry matter, 20 to 90% by mass of a mixture of reactive binders and 10 to 80% by mass of fillers, characterized in that the said mixture of reactive binders comprises, on the total dry matter of the mixture reactive binders:
- 15 to 25% by mass of hydraulic cement,
- 50 to 65% by mass of calcium sulphate hemihydrate, and
- 10 to 35% by mass of pozzolan-based material.
- 17 à 20 % en masse de ciment hydraulique
- 52 à 63 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté, et
- 15 à 30 % en masse de matériau à base de pouzzolane.Cement board (4) according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the mixture of reactive binders comprises, on the total dry matter of the mixture of reactive binders:
- 17 to 20% by mass of hydraulic cement
- 52 to 63% by mass of calcium sulphate hemihydrate, and
- 15 to 30% by mass of pozzolan-based material.
Method of manufacturing the cement slab (4) according to Claim 12, characterized in that before being placed above the cement slurry (10) covering the first coating layer (11), the second layer of coating (12) is covered with cement slurry (10).
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Patent Citations (3)
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